《畢業(yè)設計（論文）合肥工業(yè)大學汽車工程技術研究院消聲室、研發(fā)中心、造型室工地現(xiàn)場的巖土工程勘察》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《畢業(yè)設計（論文）合肥工業(yè)大學汽車工程技術研究院消聲室、研發(fā)中心、造型室工地現(xiàn)場的巖土工程勘察（39頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘要：通過對合肥工業(yè)大學汽車工程技術研究院消聲室、研發(fā)中心、造型室工地現(xiàn)場的巖土工程勘察，依據(jù)勘察的目的及設計要求，本文對區(qū)域地質(zhì)背景和區(qū)域穩(wěn)定性作了評價。在此基礎上，對場地的地形地貌，地基巖土構成，水文地質(zhì)條件和地基土層的物理力學性質(zhì)進行了研究。對場地的地震效應，場地穩(wěn)定性及適宜性作了評價。對擬建場區(qū)的類型及場地進行了識別，并進行了工程地質(zhì)分區(qū)。對膨脹土破壞，斷層和滑坡等地質(zhì)災害進行了評價。同時結合室內(nèi)土工試驗及原位測試的數(shù)據(jù)，作了有關計算和分析，提出了各土層的天然地基承載力及供設計所用的相關巖土工程參數(shù)，對基礎型式作了分析。論文最后提出了地基處理方案，供設計部門和施工單位參考。 關鍵詞:

2、 巖土工程勘察 土工試驗 物理力學性質(zhì) 地基承載力 地基處理 Abstract：Depending on the aim of investigation and principle of design, in this paper, the regional geologic background and the regional stability are evaluated by the geotechnical engineering exploration for HeFei university of t

3、echnology automobile engineering academy anechoic room, research center, modeling room. Based on it, the surface feature and site topography, the constitution of ground soil, hydrogeology conditions and physical mechanics character of ground soil stratum are studied. The paper identifies the type of

4、 proposed area and the site, and carries on the engineering geological zone. Then the geological disaster of swelling soil is evaluated. At the same time, combining the data of indoor soil test and in-situ soil test, the paper proposes the natural ground bearing capacity of every soil layer and geol

5、ogical engineering parameters used in design, and analyzes the foundation pattern. At the end of this paper, it gives the suggestion of the foundation treatment plan which is referred by the design department and construction department. Keyword: Geotechnical engineering； Soil test； Physical me

6、chanics character； Ground bearing capacity； Ground treatment 1前言 進入二十一世紀，隨著我國加入WTO，國民經(jīng)濟快速發(fā)展，城市建設進入了一個新時期。特別是全國范圍的城市化進程，我國的地基處理及工程地質(zhì)勘察進入了一個新的發(fā)展階段。工程建設場地已并非有較多的選擇空間，大多數(shù)情況下，只能通過巖土工程勘察查明擬建場地及其周邊地區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，在對現(xiàn)有場地進行可行性和穩(wěn)定性論證的基礎上，對場地巖土體進行整治改造再利用，這也是巖土工程面臨的新形勢。 任何建筑都離不開勘察、設計、施工這三個環(huán)節(jié)，工程

7、勘察為設計和施工提供了可靠依據(jù)。本次畢業(yè)設計內(nèi)容是合肥工大汽車研究院研發(fā)中心、消聲室、造型室?guī)r土工程勘察。一個多月的實踐過程中，在單位工程師的指導下，我掌握了野外現(xiàn)場工作的編錄方法、現(xiàn)場取樣及原位測試方法等的技術要領；室內(nèi)試驗、數(shù)據(jù)處理以及巖土工程報告的編寫。 2 工程概況 2.1 工程簡介 本論文主要是有關合肥工業(yè)大學擬建的汽車工程技術研究院研發(fā)中心、消聲室、造型室?guī)r土工程詳細勘察階段工作，擬建場地位于合肥市大蜀山西側科學城內(nèi)，其中研發(fā)中心東西長80.5m，南北寬27.3m，6層；消聲室為南北長45m，東西寬27.8m，單層；造型室為

8、圓型，單層，直徑24m，總建筑面積15532平方米（圖2.1）。 2.2 勘查目的與任務 根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）規(guī)定，本工程重要性等級為二級，場地復雜程度等級、地基復雜程度等級皆為三級，綜合確定巖土工程勘察等級為乙級。 2.2.1 本次巖土勘察目的如下： 勘察的目的是根據(jù)設計要求，在工程可行性研究的基礎上，對合肥工大汽車工程技術研究院消聲室、研發(fā)中心、造型室建設場地進一步做好巖土工程勘察工作，為初步選定工程場地、設計方案和編制初步設計文件提供必需的工程地質(zhì)依據(jù)。 2.2.2 本次巖土工程勘察的任務如下： 1) 查明地基的地層結構及各巖

9、土層的物理力學性質(zhì)，對地基土的強度與變形特性作出評價; 2) 了解場地地下水類型、埋藏條件，并分析其對混凝土的侵蝕性; 3) 劃分場地土類型及場地類別，對場地和地基的地震效應進行評價； 4) 查明場地有無不良地質(zhì)現(xiàn)象，評價其危害程度并提出整治方案的建議； 5) 結合工程及載荷條件供地基基礎方案建議及設計施工所需的各種巖土參數(shù)。 圖2.1工程平面位置布置及勘探點布置圖 2.3勘察工作依據(jù) 本次勘察工作依照以下規(guī)范、標準進行： 1.《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）； 2.《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）； 3.《建筑抗震設計規(guī)范》（GB5

10、0011-2001）； 4.《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范》（GBJ87－87）； 5.《建筑工程地質(zhì)鉆探技術標準》（JGJ87-92）； 6.《原狀土取樣技術標準》（JGJ89-2001）； 7.《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）； 8.《巖土工程勘察報告編制標準》（CECS99:98）； 9. 規(guī)劃及總平面布置圖； 10. 建設工程勘察合同； 2.4主要勘察工作方法 2.4.1 工程地質(zhì)鉆探 工程地質(zhì)鉆探使用XY－1型鉆機，采用泥漿護壁及跟管鉆進技術，每回次鉆探進尺1－2m。 2.4.2 工程地質(zhì)原位測試 原位測試采用了標準貫入試驗、靜力觸探等

11、幾種手段。 1、標準貫入試驗：試驗方法，鉆進至試驗深度以上15cm處，清除孔底殘土后，再進行試驗，采用自由落錘法，錘擊速率小于30擊/min，先預打入15cm后，再打入30cm。試驗記錄：記錄入土30cm的錘擊數(shù)，如遇到大于50擊的硬土層時，記錄50擊時的入土深度，或記錄入土10cm所需的錘擊數(shù)。 2、靜力觸探試驗：探頭采用單橋探頭，錐頭截面積10cm2；量測裝置采用CL-4A靜力觸探儀。 2.4.3 室內(nèi)試驗項目 粘性土試驗項目：天然含水量、天然密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、壓縮指數(shù)、抗剪強度。 2.4.4 工程測量

12、 位置及高程量測，使用NAL124水準儀對每孔高程進行測量。靜止水位測量，待鉆孔終孔24小時以后，用鋼尺進行測量。本工程高程采用吳淞高程系。 2.5 勘察工作完成情況及工作量 根據(jù)擬建建筑物規(guī)模、性質(zhì)、結構特點、場地施工條件，結合國家現(xiàn)行的勘察設計等規(guī)范要求，本次勘察采用鉆孔取土、孔內(nèi)標貫試驗及靜力觸探進行綜合測試。本次勘察完成鉆探孔11個（進尺148.1m），取土樣19件，做標準貫入試驗6次；完成靜力觸探孔4個（進尺38.0m）?？碧娇傔M尺186.1m。定孔、測量孔口標高15點。 外業(yè)勘察采用的儀器設備主要有： XY-1型工程鉆機1臺，CL-4A靜力觸探儀1臺，NAL124水準儀1臺。

13、 外業(yè)勘探工作于2006年3月27日～ 3月29日進行，室內(nèi)土工試驗于3月31日結束。內(nèi)業(yè)資料整理、圖表繪制及文字報告編寫、校審工作。 3地質(zhì)及地理概況 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖、工勘階段勘察資料及本次勘察成果，現(xiàn)將本工程區(qū)域地質(zhì)情況敘述如下： 3.1自然地理概況 合肥位于中國經(jīng)濟最具活力的長江三角洲腹地，吳頭楚尾，沿江通海，處于全國經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略要沖和國內(nèi)幾個經(jīng)濟版塊的對接地帶，緊鄰經(jīng)濟發(fā)達的蘇、浙、滬地區(qū)，經(jīng)濟、文化和長江三角洲有著歷史的和天然的聯(lián)系。特別是延綿800里的沿江城市群和皖江經(jīng)濟帶，內(nèi)擁長江黃金水道，外承沿海地區(qū)經(jīng)濟輻射，

14、具有得天獨厚的發(fā)展條件。經(jīng)過多年大規(guī)模建設，立體的交通網(wǎng)絡日瑧完善，全省鐵路密度居華東之首，高等級公路密度居中部地區(qū)前列，承東啟西、連南接北的區(qū)位優(yōu)勢更加凸現(xiàn)。 勘察區(qū)位于合肥科學城，地處合肥西部，屬于河流二級階地，交通便利。 合肥地處暖溫帶與亞熱帶過渡地區(qū)?；春邮侵袊媳睔夂虻姆纸缇€，淮河以北屬暖溫帶半濕潤季風氣候，淮河以南為亞熱帶濕潤季風氣候。全省年平均氣溫在14-17℃之間，平均日照1800-2500小時，平均無霜期200-250天，平均降水量800-1800毫米。四季分明，雨量充沛，氣候宜人。 3.2區(qū)域地質(zhì)背景 安徽省總體上可分為華北、北淮陽和揚子三個地層區(qū)。擬建場地地處合肥

15、盆地，南面有大蜀山，該區(qū)域屬華北地層區(qū)。據(jù)1：500000《安徽省地質(zhì)圖》和1：1000000《安徽省地質(zhì)構造圖》等區(qū)域地質(zhì)調(diào)查材料，該區(qū)有蜀山斷裂發(fā)育。地層出露比較齊全，奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系、第四系。 該區(qū)域第四系地層發(fā)育，分布廣泛，主要以沖積類型為主，其次湖積、沼澤沉積和殘坡積。本區(qū)河流縱橫交錯，近東－西向，源遠流長，谷地寬廣，階地發(fā)育。 主要由黃色、褐黃色粘土、黃色粉砂、砂質(zhì)粘土、含鈣質(zhì)結核、鐵錳小球及哺乳類、雙殼類等組成。斷裂發(fā)育及粘性土的膨脹性與建筑物的穩(wěn)定性關系十分密切，是場地勘察中的重點。 3.3 地質(zhì)構造 本工程所在區(qū)域屬合肥斷陷，

16、是新生代陸相坳陷，燕山早期以來形成。合肥斷陷位于穎上斷裂以南，磨子潭斷裂之北，南照集斷裂之東，嘉－廬深斷裂之西。長約160Km，寬約130Km，面積達20000Km2。斷陷內(nèi)堆積了侏羅系、白堊系、下第三系陸相碎屑物，總厚達萬米。斷陷處于江淮臺隆褐北淮陽地槽褶皺帶上，盆地的基底主要由中、淺變質(zhì)巖系構成，斷陷內(nèi)斷裂系統(tǒng)復雜，對區(qū)域內(nèi)工程產(chǎn)生影響。 3.3.1 蜀山斷裂 本斷裂為隱伏斷裂。斷裂北測為上白堊統(tǒng)及下第三系，南側為下中侏羅統(tǒng)及下白堊統(tǒng)。大蜀山及小蜀山出露始新世橄欖玄武巖，斷裂中斷重力向上延拓5Km梯變帶明顯，磁場反映微向南凸的近東西向弧形異常帶。北傾、傾角陡，長度約155Km。 3.

17、3.2 五合斷裂 本斷裂為郯廬斷裂帶的西界斷裂。自五河縣城向南，經(jīng)合肥市、舒城縣城，消失在大別山區(qū)的山埋河一帶，長約350Km。 走向北東－北北東，斷層傾向南東東，東界斷裂時而向北西傾斜，傾角70o－80o，斷裂之東為由上太古界闕集群、中元古界張八嶺群組成的隆起，斷裂之西主要為晚侏羅世以后的陸相盆地，構成東隆西沉的格局。 五合斷裂帶地震活動頻繁，震點自北而南變密，在工程建設中應該予以考慮。 圖3.1合肥市地質(zhì)圖 3.4區(qū)域穩(wěn)定性評價 區(qū)域穩(wěn)定性評價主要從構造穩(wěn)定性、巖土體穩(wěn)定性和地面穩(wěn)定性三個方面進行評價。根據(jù)《安徽省地質(zhì)圖》和《安徽省地質(zhì)構造圖》，本工程在合肥市西，大蜀

18、山附近，為基本穩(wěn)定區(qū)，穩(wěn)定性評價：東西向斷層發(fā)育，現(xiàn)今構造活動性弱，構造較穩(wěn)定。巖土體穩(wěn)定方面，地貌以河流二級階地為主，有膨脹性粘土，屬于不穩(wěn)定土體。地面穩(wěn)定方面，無巖溶等發(fā)育，地面穩(wěn)定。綜合評價：基本穩(wěn)定。 圖3.2合肥市地質(zhì)構造圖 4 場地工程地質(zhì)條件 4.1地形地貌 擬建場地位于合肥市大蜀山西側科學城內(nèi)（原合肥市蜀山養(yǎng)殖場）?？卓诟叱虨?9.47～51.80m，最大高差2.33m，西半部基本平坦，現(xiàn)有拆遷后的建筑垃圾正在清運，東側為北高南低。高程引測于擬建場地南側?；炷恋缆飞蠘擞洖棰駼653樁上， BM=50.60m（吳淞高程系），詳見“勘探點平面布置圖” （圖2.1）。

19、 場地地貌屬江淮丘陵Ⅱ級階地地貌單元。 4.2水文地質(zhì)條件 擬建場地地下水類型主要為①層土中的上層滯水類型。地下水主要補給來源為大氣降水，并受地表水徑流影響，勘探期間測得的穩(wěn)定地下水位（靜止）埋深為1.00～3.40m（平均2.57m），水面標高46.33～49.10m（平均47.52）。 根據(jù)場地環(huán)境水文地質(zhì)條件，該地下水對鋼筋及混凝土不具侵蝕性。 4.3地基巖土構成 根據(jù)本次鉆探揭露，以及靜力觸探PS曲線力學分層，并結合室內(nèi)土工試驗定名，該場地內(nèi)各地層自上而下分布為： ①層雜填土（Qml）——雜色，主要由粘性土、碎石等組成，路西側含有較多的建筑垃圾，含植物根系，可塑，濕。該層

20、全場分布，層厚0.40～0.70m（平均0.52m）。 ②層粘土（Q3al+pl）——黃褐色，硬塑，稍濕，含鐵錳結核及少量高嶺土，斷面光滑且有油脂光澤，無搖震反應，干強度高，韌性好。該層全場分布，層厚2.00～3.70m（平均2.92m）；層頂埋深0.40～0.80m（平均0.54m）；層頂標高48.87～51.00m（平均49.56m）。 ③層粘土（Q3al+pl）——黃色，硬塑，稍濕，含鐵錳結核及少量高嶺土，斷面光滑且有油脂光澤，無搖震反應，干強度高，韌性好。該層全場分布，層厚5.00～11.00m（平均8.52m）；層頂埋深2.50～4.20m（平均3.46m）；層頂標高45.88～

21、48.10m（平均46.64m）。 ④層強風化砂質(zhì)泥巖（K）——褐紅色,堅硬,稍濕,基本風化成土狀,原巖結構可辨,干濕交替易崩解,含云母等礦物。該層僅6個孔揭露，未鉆穿；層頂埋深13.40～14.70m（平均13.95m）；層頂標高35.23～37.10m（平均36.33m）。 各巖土層的詳細分布情況見“工程地質(zhì)剖面圖4.1”、“鉆孔柱狀圖4.2”及“靜力觸探曲線圖4.3”。 4.4地基土層的物理力學性質(zhì) 本次勘察對場地持力層及主要受力土層，進行了原位測試并做了原狀土的常規(guī)物理指標測試、剪切試驗、壓縮試驗等項目試驗，各層土物理力學性質(zhì)參數(shù)詳見附錄物理力學性質(zhì)指標統(tǒng)計表。 圖4.1

22、工程地質(zhì)剖面圖 圖4.2鉆孔柱狀圖 圖4.3靜力觸探柱狀圖 5地震效應評價 5.1地震 地震是在地殼表層因彈性波傳播所引起的振動作用或現(xiàn)象。地震按其發(fā)生的原因，可以分為構造地震、火山地震和陷落地震。此外，還有因水庫蓄水、深井注水、采礦和核爆炸等導致的誘發(fā)地震。由地殼運動引起的構造地震，是地球上數(shù)量最多、規(guī)模最大、危害最嚴重的一類地震。 大陸內(nèi)部的地震分布與板塊活動有一定的聯(lián)系。我國處于歐亞大陸板塊與印度洋板塊、太平洋板塊交接部位附近，地震活動強烈，是世界上最大的一塊板內(nèi)地震區(qū)。根據(jù)對大陸板塊內(nèi)部地震分布與活斷層關系的分析得知，介質(zhì)條件、結構條件和構造應力場條件，

23、是強震發(fā)生的必備條件。 震級是地震大小的一種度量，根據(jù)釋放能量的多少來劃分，用“級”來表示。 震級是通過地震儀器的記錄計算出來的，地震越強，震級越大。震級相差一級，能量相差約30倍。 地震按震級大小的分類情況： 弱 震：震級小于3 級的地震； 有感地震：震級等于或大于3級、小于或等于⒋5級的地震； 中 強 震：震級大于⒋5級，小于6級的地震； 強 震：震級等于或大于6 級的地震。其中震級大于或等于8 級的又稱為巨大地震。 5.2地震基本烈度 烈度是表示地面及房屋等建筑物受地震破壞的程度，用“度”來表示。我國將地震烈度劃分為12度。 震級和地震烈度

24、是兩個完全不同的概念，震級只跟地震釋放的能量多少有關，是表示地震大小的度量，所以一次地震只有一個震級；而烈度表示地面受地震的破壞程度，則各地不同，但震中烈度只有一個。 一般而言，震級越大，烈度就越高。同一次地震，震中距不同的地方烈度就不一樣（一般情況下，震中地區(qū)受破壞的程度最高，其烈度值稱為震中烈度，隨著震中距的增加，地震造成的破壞逐漸減輕）。烈度的大小除了震級、震中距外，還與震源深度、地質(zhì)構造和巖性質(zhì)等因素有關。 經(jīng)過多年實踐，我國已制定了一般工程防震抗震的烈度標準。把地震烈度分為基本烈度和設防烈度。所謂基本烈度，是指在今后一定時間（一般按100年考慮）和一定地區(qū)范圍內(nèi)一般場地條件下可

25、能遭遇的最大烈度。它是由地震部門根據(jù)歷史地震資料及地區(qū)地震地質(zhì)條件等的綜合分析給定的，是對一個地區(qū)地震危險性作出的概略估計以作為工程防震抗震的一般依據(jù)。設防烈度也稱設計烈度，是抗震設計所采用的烈度。一般建筑物可采用基本烈度為設防烈度，而重大建筑物（如核電站、大壩、大橋）則可將基本烈度適當提高作為設計烈度。我國規(guī)定基本烈度Ⅵ（包括Ⅵ度在內(nèi)）以下的地區(qū)，建筑物可以不設防，而超過Ⅵ度的必須采取設防措施。 5.3地震效應評價 在地震影響所及的范圍內(nèi)，于地面出現(xiàn)的各種震害或破壞，稱之為地震效應。地震效應主要有振動破壞效應和地面破壞效應兩種，在斜坡地段還有斜坡破壞效應。地震效應與場地工程地質(zhì)

26、條件、震級大小和震中距等因素有關，也與建筑的類型和結構有關?？拐鹪O防烈度等于或大于6度的地區(qū)，應進行場地和地基地震效應的巖土工程勘察，并應根據(jù)國家批準的地震動參數(shù)區(qū)劃和有關的規(guī)范，提出勘察場地的抗震設防烈度、設計基本地震加速度和設計特征周期分區(qū)。場地地震液化判別應先進行初步判別，當初步判別認為有液化可能時，應再作進一步判別。液化的判別宜采用多種方法，綜合判定液化可能性和液化等級。 以下說明合肥工大汽車研究院場地和地基的地震效應評價： （1）合肥地區(qū)抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，設計地震分組為第一組。場地反應譜特征周期Tg=0.35s。 （2）按《建筑抗震

27、設計規(guī)范》（GB50011-2001）的有關規(guī)定判斷場地土類型為中硬場地土。 （3）根據(jù)場地土類型以及場地覆蓋層厚度≥5m，判定建筑場地類別為對抗震有利的Ⅱ類建筑場地。 6巖土工程勘察評價 6.1工程地質(zhì)分區(qū) 根據(jù)工作區(qū)內(nèi)地貌類型，水文地質(zhì)條件、巖土體組成和巖體力學性質(zhì)等因素，將工作區(qū)分為三個工程地質(zhì)區(qū)： 表6.1 工作區(qū)分類表 區(qū)號 土層 地下水位埋深 標貫擊數(shù) 工程地質(zhì)評價及建議 Ⅰ 填土 0.4－0.7m 2.5－3.0m 43－62 地形較平坦，粘土層，硬塑，無搖震反應，干強度高，有

28、若膨脹性宜采取膨脹性的相關措施，適合于單層消聲室的地基要求。 粘土1 2.0－3.5m 粘土2 8.6－10.8m 強風化砂質(zhì)泥巖 Ⅱ 填土 0.5－0.8m 2.7－3.4m 53.0－57.0 地形起伏，落差達2.07m，因此若粘土1地基承載力滿足時，基礎埋深不能相同。否則需進行地基處理。另外，粘土1有膨脹性，需采取相關措施。 粘土1 2.9－3.3m 粘土2 10.1－11.0m 強風化泥質(zhì)砂巖0.7－1.0m Ⅲ 填土 0.4－0.6m 1－1.5m 地形起伏不大，落差約1.09m，分析工程地質(zhì)條件知，需

29、采取地基處理及膨脹性處理。 粘土1 2.7－3.1m 粘土2 6.5－8.7m 強風化泥質(zhì)砂巖 6.2場地穩(wěn)定性及適宜性評價 根據(jù)本次勘探揭露的地層和區(qū)域地質(zhì)資料分析，該場地無構造斷裂帶通過，且②、③層粘土具有強度高、壓縮性低、層厚均勻的特點，是理想的天然地基持力層，屬穩(wěn)定的建筑場地。 6.3擬建場區(qū)的類型及場地識別 可從建筑抗震穩(wěn)定性，不良地質(zhì)作用發(fā)育情況，地質(zhì)環(huán)境破壞程度，地形地貌條件和地下水條件五個方面綜合考慮。該場地粘土為中硬土，對建筑抗震屬有利地段。不良地震作用如滑坡、塌陷、地下水潛蝕等不

30、發(fā)育。地質(zhì)環(huán)境基本為受破壞，場地地貌屬二級階地，地形起伏不大，土層結構簡單，厚度較大，因而地形地貌簡單，地下水為上層滯水，埋深在1－2.9m，不影響工程建設，因此地區(qū)為三級場地，適合工程建設。 7 地質(zhì)災害評價 7.1膨脹土破壞 膨脹土工程特性的研究主要包括膨脹土的成因、物質(zhì)成分、結構及其裂隙性、脹縮性、超固結性、強度特征等問題。 7.1.1膨脹土的成因 合肥地區(qū)膨脹土的成因，主要是有第四紀初期氣候干燥，暫時的水流作用首先在局部山前地帶形成了山前洪積坡積平原。此后本區(qū)曾一度下降，淮河洪水泛濫，橫過不高的分

31、水嶺貫入本區(qū)，使區(qū)內(nèi)普遍接受了淮河的沖洪積粘土沉積物（Q3粘土），并造成了西北高，東南低的緩傾斜平原地形。此后地殼再度上升，河流下切將淮河沉積的沖積洪積粘土切割，而形成了二級剝蝕階地。組成該階地上的沖洪積粘土沉積物，由于多次失水收縮，浸水膨脹，結果在土體中形成了縱橫交錯的紋狀裂隙。這就是我們今天所見到的外觀堅硬、工程性質(zhì)特異的沖洪積膨脹土。本區(qū)的膨脹土主要在粘土層1中，為褐黃色或棕黃色粘土（Q3），其表部發(fā)育以垂直裂隙為主的網(wǎng)狀裂隙，結構致密堅硬，夾有鈣質(zhì)結核，厚度為2.0—3.5m。 7.1.2 膨脹土的物質(zhì)成分特點 為了搞清膨脹土的物質(zhì)成分，實地調(diào)查并收集了有關實測資料，這對我們進一步

32、分析探討膨脹土的工程性質(zhì)是必要的。 A.礦物成分 通過對樣品的分析，結果表明，粘土礦物以伊利石和蒙脫石為主，其次是高嶺石，氧化鐵等。 B.化學成分 為了搞清膨脹土的化學成分，在合肥地區(qū)取樣二十余件做了全面分析，結果表明，硅鋁率SiO2/R2O3大約在2.32-2.54之間。這種化學成分特點和焦枝線同屬沖洪積成因的膨脹土的 SiO2/R2O3 具有很大的相似性和可比性. C.粒度成分 對合肥地區(qū)膨脹土的粒度成分分析表明，其主要成分為粘粒占40-49%，有的高達70%，其次為粉粒占22-41%. 7.1.3膨脹土的脹縮性及超固結特性 A.膨脹土的脹縮特性 膨脹土具有吸水膨脹，失水

33、收縮的特點，這主要與其微觀結構特征及物質(zhì)成分有關。微觀結構提供了孔隙和微裂隙作為吸收水的賦存空間，而蒙脫石等粘土礦物的疊片狀排列特征及粘粒的吸著水化膜的變化，導致了膨脹土的脹縮特性規(guī)律： 膨脹量隨上覆壓力的增加而減小。 土樣埋深不同時，其膨脹量也不同，一般隨埋深的增加膨脹量減小。 初始含水量越低，膨脹量越大。含水量變化與膨脹量有下表所示的關系。由于初始含水量小，則吸水勢能大，充分飽和后的含水量必然增大。 膨脹力隨深度的增加而增加，并且在一定深度內(nèi)保持不變。在近地表處，由于土體干容重小，因而膨脹力較小，而深處由于風化作用弱，干容重大，故相應膨脹力大。膨脹力的水平及豎向存在顯著差異，一般是

34、水平向膨脹力小于豎直向膨脹力。 B.膨脹土的超固結特性 由于膨脹土歷史上曾受過較大的超固結作用，致使其有與正常粘性土不同的變形特征。查得合肥地區(qū)膨脹土的一系列參數(shù)如下表（表7.1）： 表7.1 膨脹土高壓固結試驗成果表 地點 土樣號 試驗法 e0 pc 102kPa p0 102kPa OER Cc Ca E 102kPa 合肥 HF01 標準法 0.645 3.20 0.162 19.75 0.191 0.010 1390 合肥 HF02 標準法 0.780 3.71 0.150 24.73 0.257

35、 0.028 585 合肥 HF03 快速法 0.728 2.50 0.237 10.55 0.175 0.036 408 合肥 HF04 快速法 0.774 3.80 0.230 16.52 0.234 0.042 376 合肥 HF05 快速法 0.810 4.21 0.225 18.71 0.244 0.052 300 合肥 HF06 快速法 0.751 4.60 0.235 19.63 0.238 0.060 255 合肥 HF07 快速法 0.733 4.60 0.233 19.76 0

36、.176 0.042 384 從表可以看出：膨脹土回彈模量變化范圍較大，在2.50*104 -1.40*105kPa之間，均值為5.3*104 kPa，該地膨脹土的OCR 值變化較大。深部ORC較高，淺部較低。這種規(guī)律是符合OCR隨深度變小的規(guī)律的。 膨脹土的超固結性影響其應力應變性狀，使其抗剪強度曲線呈現(xiàn)明顯的峰狀。越過峰值強度后，強度發(fā)生很大衰減。 由于超固結性的影響，原始側向水平應力較大，會使土體發(fā)生較大的側向水平回彈，引起裂隙的擴生和展開，從而影響地基的強度與穩(wěn)定性。 7.1.4 膨脹土的裂隙及強度特性 7.1.4.1膨脹土的裂隙分布 膨脹土中發(fā)育了各種縱橫交錯，形狀各

37、異的裂隙，切割土體成塊、條狀，破壞了土體的完整性。因此，對其形狀和分布及組合特征的分析，是我們認識它對土體強度影響的前提，也是分析膨脹土邊坡的前提。從裂隙發(fā)育的形態(tài)和分布上看，有以下幾組裂隙： a.表層網(wǎng)狀風化裂隙 在膨脹土分布區(qū)由于土的脹縮作用形成，一般從地表至深約1.52.0米分布。剖面上裂隙成楔狀張開，裂隙面粗糙，向下尖滅。從地表至深部裂隙由多、密→少、疏，并可形成較為明顯的風化帶與下部土體區(qū)別開來，在平面形態(tài)上，它往往與日照時間、強度和暴露面有關。日照長則寬且連續(xù)性好，日照短則裂隙細短。 b.緩傾角裂隙： 在距地表24m深處，可見有緩傾角裂隙，起角度一般為10-20，間距2.0

38、3.0cm，裂面光滑，具臘狀光澤，裂隙面上常有薄層灰白色粘土。 c.陡傾角裂隙 常見于23m深的膨脹土層或侵蝕，開挖的卸荷面上，一般也充填灰白色粘土薄層，產(chǎn)狀較陡。 7.1.4.2膨脹土的強度特性 A.強度的不均一性和變動性 由于各種裂隙的存在，破壞了土體的完整性，因而難以用均質(zhì)土體的強度理論來評價膨脹土的強度。從這一觀點出發(fā)，膨脹土的強度具有很大的不均一性，其表現(xiàn)在： a.單個土塊的強度往往較高，這種強度值一般用室內(nèi)直剪試驗測定。據(jù)我們在合肥地區(qū)取樣測定，c=32kpa80kpa，Ψ=1719。 b.結構面強度（即裂隙之間的強度）的變動性，由于結構面受形狀、方向、光滑程度、填充

39、物性質(zhì)、含水量等條件的影響，強度變化范圍較大。 c.土體強度.土體強度是指包括結構面強度和土塊強度在內(nèi)的綜合抗剪強度，但并不是二者的疊加，而是兩者的內(nèi)在組合強度，其值一般介于土塊強度和結構面強度之間。在生產(chǎn)實際中，往往采用滑動面反算強度作為土體強度。 B.強度的衰減性 膨脹土在自然氣候因素及應力條件作用下，隨著時間的推移，由于晝夜溫差、干濕循環(huán)、土體產(chǎn)生往復脹縮變形，裂隙縱聲，強度將逐漸發(fā)生衰減。 膨脹土由于超固結作用，使土體在開挖卸荷時產(chǎn)生較大的膨脹，在風化營力（溫度和水）作用下，土體經(jīng)過往復干縮濕脹效應，使原始結構遭到破壞。原生隱微型裂隙張開擴大，新的脹縮裂隙及風化裂隙又不斷產(chǎn)生，

40、土中應力集中現(xiàn)象愈來愈發(fā)展，形成局部破壞區(qū)，影響地基穩(wěn)定。 此外，在土-水體系作用中，隨著土中吸入水分的增加，膨脹發(fā)生，固體顆粒被推開，土顆粒周圍的結合水膜增厚，顆粒相互之間有固體接觸變?yōu)樗そ佑|，抗剪強度發(fā)生明顯降低。 C.殘余強度 一般的粘性土，在剪切過了峰值強度之后，呈平緩無峰曲線，而膨脹土由于其具有超固結性，使它在剪切強度超過峰值時，將發(fā)生很大的強度衰減，最后達到某一穩(wěn)定強度。 膨脹土的這種強度特性，使得膨脹土在一旦遭受剪切破壞后，強度幾乎喪失殆盡，特別是內(nèi)聚力幾乎為零，這種特性表現(xiàn)在膨脹土邊坡地區(qū)，膨脹土邊坡一旦產(chǎn)生滑動，抗剪強度損失較大，在外界條件作用下，很容易發(fā)生第二次、

41、第三次乃至更多次的滑動。 7.1.4.3 影響抗剪強度的主要因素 膨脹土所特有的強度特性，是與影響它的因素分不開的。 A.裂隙性質(zhì)對抗剪強度的作用 裂隙首先破壞了土體的均一性，使其強度具有明顯的不均一特點，由于裂隙的出現(xiàn)，使應力集中，容易在表土層內(nèi)形成一個特殊的力學分布區(qū)，產(chǎn)生強度軟弱帶，從而影響土體的強度。 在合肥地區(qū)膨脹土中取樣的測試證實了這一點。即當剪切過程中裂隙傾斜面與施加的剪切力方向垂直時，試樣抗剪強度最高，接近于峰值強度；當剪切方向和裂隙方向斜交時，測得的值則介于其間（表7.2）。 表7.2 裂隙面方位對抗剪強度的影響 裂隙結構面與剪切面關系 沿裂隙面剪損 剪切

42、面和裂隙斜交 垂直裂隙面方向剪切 抗 剪 強 度 c（kPa） 65 68 78 φ（） 65 11.3 18.5 這一點充分說明了裂隙的存在將大大影響土體的抗剪強度，從而影響坡體穩(wěn)定。 另外，我們在合肥地區(qū)還常常發(fā)現(xiàn)裂隙中常充填一種灰白色粘土，這種粘土遇水后強度極低。通過試驗分析，原狀土體樣c、φ值可達。c=60180Kpa，φ=1629，兩者差值較大。這種裂隙中充填粘土的力學特征將直接影響土體的抗剪強度，影響地基穩(wěn)定性。 B.含水量對抗剪強度的作用 由于膨脹土富含親水礦物，所以它的抗剪強度受含水量影響更為突出。隨著含水量的增加，初期抗剪強度將發(fā)生很大衰減，以后

43、逐漸減緩。與峰值強度相比，c值衰減了90%以上，φ值也衰減了80%以上。膨脹土地區(qū)，特別是受水流作用頻繁，土體強度逐漸發(fā)生明顯衰減。 以上詳盡討論了合肥膨脹土的工程地質(zhì)性質(zhì)。擬建場區(qū)存在膨脹土，江淮丘陵二級階地上的上更新統(tǒng)戚咀組粘性土中，巖性為黃褐色，硬塑，稍濕，含鐵錳結核及少量高嶺土，斷面光滑且有油脂光澤，無搖震反應，干強度高，韌性好。天然含水量22.5－27.8％，干重度15.0－16.0kg/cm3，孔隙比0.678－0.787，液限38.0－48.3％，塑限18.1－24.9％，塑性指數(shù)19.7－23.4％，自由膨脹率47－55％，壓縮指數(shù)（a0.1-0.2）0.082-0.296M

44、Pa-1，內(nèi)摩擦角18o－26o，粘聚力30－97KPa，容許承載力260KPa。 從上述指標可看出，該粘土壓縮性較低，密度大，是良好的持力層，但該層具弱膨脹性，建筑場地會發(fā)生不均勻沉降。 該區(qū)無斷層、滑坡等不良地質(zhì)作用存在。 8 場地地基研究 8.1地基承載力計算 各地基土的地基承載力綜合確定如下（表8.1）: 表8.1地基土承載力標準值fk（KPa）綜合確定一覽表 土名 按c、φ計算 按土試指標 按標貫擊數(shù) 按比貫入阻力 綜合確定 粘土

45、1 250.2 248.4 260.2 255 粘土2 260.4 256.8 270.0 262 強風化砂 質(zhì)泥巖 330 330 按標貫擊數(shù)確定地基承載力 對實測錘擊數(shù)進行桿長修正，按下式進行： N=N*α (8.1) 式中：N――桿長修正后的錘擊數(shù); N ――現(xiàn)場實測錘擊數(shù)； α――桿長修正系數(shù)。 查表確定地基承載力標準值 地基土物理力學指標設計參數(shù)詳見“地基土物理力學指標統(tǒng)計表”,按C、Ф值計算： 按邊界值計算地下水埋藏深度1.5m，基礎寬度3

46、m，基礎埋深1.0m計算地基承載力標準值可按下式計算： fak＝Mb*γ*b+Md*γ0*d+MC*Ck (8.2) 式中：Mb、Md、Mc為內(nèi)摩擦角φ的函數(shù) Ck值取基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標準值 γ基礎底面以下土的重度 γ0基礎底面以上土的加權平均重度 b、d分別為基礎的底面寬度和埋深 分別代入公式可得承載力標準值。 由土試指標、靜探比貫入阻力得出得地基承載力標準值都是根據(jù)本地經(jīng)驗公式得出。 8.2基礎型式分析 合肥工大汽車工程技術研究院包括消聲室、造型室、研發(fā)中心。其中，研發(fā)中心東西長80.5

47、m，南北寬27.3m，6層，要求考慮不均勻沉降，荷載較大，故可以采用條形基礎。條形基礎要求設置沉降縫，采用鋼筋混凝土材料，加強縱向墻體承受不均勻沉降引起的拉力。消聲室南北長45m，東西寬27.8m，單層，可以不設置沉降縫，荷載不大，可以采用柱下單獨基礎，基礎材料可以采用磚石砌體，并用混凝土墩與柱子相連接，基礎地面常為方形。造型室為圓型，單層，直徑24m，為一個獨立構筑物，穩(wěn)定性要求較高，荷載不大，常把全部構筑物支承在一個整體的大塊基礎上。 8.3天然地基設計參數(shù) 擬建場地各層土的地基承載力特征值fak和壓縮模量Es可取如下值(表8.3)： 表8.3天然地基設計參數(shù)表 層 號 巖 土

48、名 稱 地基承載力特征值 fak（kPa） 壓縮模量Es（MPa） ② 粘 土 260 12.0 ③ 粘 土 300 14.0 ④ 強風化砂質(zhì)泥巖 350 20.0 結論與建議 1據(jù)建筑物上部結構及荷載特征，結合場地工程地質(zhì)特征，擬建建筑可采用天然地基條形基礎或獨立基礎方案，基礎置于②層粘土上。 2建筑單體長度不宜大于60m，當建筑單體長度大于60m應選擇適當位置設置沉降縫。故研發(fā)中心應該設置沉降縫，消聲室和造型室不必。 3根據(jù)室內(nèi)土工試驗結果，本場地②層粘土具弱膨脹性，基礎設計應依據(jù)《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范》（GBJ87－87）有關規(guī)定設

49、防。 4基槽施工過程中，應注意采取適當?shù)呐潘胧?，做到排水管道通暢，盡量引出場地以外，禁止長期積水、暴曬和人為的擾動破壞。 5擬建場地在整平、基槽開挖過程中，其相鄰的邊坡高度大于2m時，應做好邊坡支護工作，以防側向坍塌，確保工程質(zhì)量及施工人員的安全。 謝辭 參考文獻 [1]合肥工業(yè)大學建筑設計研究院：合肥工大汽車技術研究院工程勘察報告，合肥：（2006） [2]中華人民共和國建設部：《巖土工程勘察規(guī)范》，北京：中國建筑工業(yè)出版社，

50、（2003） [3]中華人民共和國建設部：《建筑地基基礎設計規(guī)范》,北京：中國建筑工業(yè)出版社,(2003) [4]中華人民共和國建設部：《建筑抗震設計規(guī)范》,北京：中國建筑工業(yè)出版社,(2003) [5]中華人民共和國建設部：《土工試驗方法標準》,北京：中國建筑工業(yè)出版社,(2003) [6]張俊峰： 佛山市獅山至和順公路主干線,合肥工大04屆畢業(yè)設計論文，04-030,(2004) [7]沙衛(wèi)福： 阜陽-合肥高速公路選線勘查報告,合肥工大01屆畢業(yè)設計論文，01-011,(2001) [8]盧亮： 蘇州格林熱能設備有限公司一期車間巖土勘察工程,合肥工大04屆畢業(yè)設計論文，04-0

51、67,(2004) [9]高金川、杜廣印：《巖土工程勘察與評價》,武漢：中國地質(zhì)大學出版社,(2003) [10]王成華：《基礎工程學》,天津：天津大學出版社,(2002) [11]李智毅、楊裕云：《工程地質(zhì)學概論》,武漢：中國地質(zhì)大學出版社,(1994) [12]黃生根、張希浩、曹輝：《地基處理與基坑支護工程》,武漢：中國地質(zhì)大學出版社,(1999) 附錄1.1 工程地質(zhì)剖面圖 附錄1.2 工程地質(zhì)剖面圖 附錄2.1 鉆孔柱狀圖 附錄2.2 鉆孔柱狀圖 附錄3.1 靜力觸探圖 附錄3.2 靜力觸探圖 附錄4.1 圖例 39